経営的収益性と環境負荷を統合的に評価した農地及び水利システム管理モデルの開発

开发综合评估企业盈利能力和环境影响的农田和水系统管理模型

• 批准号: 10J04099
• 负责人: 長野 峻介
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J04099/
• 关键词: 面源汚濁; 多目的最適化モデル; 混合0-1計画法; 転作; 作付計画; 混合0-1計画問題; 多目的最適化

近年,農業経営における収益性の向上や,農地から肥料成分などが河川や湖沼へと流出するノンポイント汚濁の排出源管理が課題となっている.そこで本研究では,経営的収益性と環境負荷を統合的に評価し,収益性の向上と汚濁負荷量の削減を目指した農地及び水利システム管理モデルの開発を行った.今年度における研究実施状況をまとめると,(1)農地及び水利システム管理モデルの開発と改良(2)モデルパラメータ同定のためのデータの収集の2点である.(1)農地及び水利システム管理モデルの開発と改良前年度に引き続き農地及び水利システム管理モデルの開発を行った.圃場一筆ごとの栽培作物を選定する決定変数を設定した混合0-1計画問題として定式化し,重み係数法を用いて多目的を設定し,経営的収益性と環境負荷を統合的に評価した.農業経営における収益性の向上目指す目的関数は,栽培作物の収量,栽培経費などの栽培管理における統計データを用いて,圃場一筆ごとの栽培作物を的確に選定するように定式化した.また,環境負荷に関する目的関数では,水路内での汚濁負荷に対する自浄作用をモデル化し,農業地域の水利システムから外部の河川や湖沼へと排出される汚濁負荷を,水路内での自浄作用により効率的に削減するように定式化した.開発したモデルを仮想の農業地域に適用し,全窒素負荷量と農業収益との間のトレードオフ関係を定量的に評価し,この結果は農地管理者にとって作付計画の際の意思決定に有用な判断材料となることを示した.これら成果は論文にとりまとめ学術誌への掲載を予定している.さらに,開発したモデルの改良を行った.複数の水質項目(硝酸態窒素,アンモニア態窒素,全リン)に関して汚濁負荷量が評価できるよう改良し,また汚濁魚荷の原単位や収益性に関する不確実性を考慮するため確率計画法によるシナリオやファジィ目標を導入し,より実用性の高い最適化モデルを構築した.最適化モデルを後述の滋賀県の農業地域に適用し,これらの成果を関連学会において発表し,論文にとりまとめ学術誌へ投稿中である.(2)モデルパラメータ同定のためのデータの収集前年度から継続して滋賀県の農業地域において現地調査を行い,圃場からの排水や水路での採水サンプルを集め,硝酸態窒素,アンモニア態窒素,全リンなどの水質分析を行った.その結果,調査地域内における各水路での自浄係数や,圃場での作付の変化による排出される汚濁負荷量の増減が明らかとなり,これらのデータからモデルパラメータが同定された.

近年来，提高农业管理中的盈利能力并管理不点污染的排放来源，那里的肥料成分流向河流和湖泊，已成为一个挑战。因此，在这项研究中，我们整合了对业务盈利能力和环境负担的评估，并开发了一种农业土地和灌溉系统管理模型，旨在提高盈利能力和减少污染负荷。总结今年的研究实施状态，有两点：（1）农业土地和灌溉系统管理模型的开发和改进，以及（2）收集模型参数的数据。 （1）从上一年开始的农业土地和灌溉系统管理模型的开发和改进。该目标功能旨在提高农业管理中的盈利能力，作为一个混合的0-1规划问题，决策变量可为每种野外中风选择耕作作物，并使用加权系数方法来评估业务盈利能力和环境负担。旨在提高农业管理中获利能力的目标功能，以使用耕作管理中的统计数据（例如耕作作物和种植费用的产量）准确地为每种野外中风进行精确选择耕作。还将有关环境负担的目标功能对水道的污染负荷产生了建模，并且通过在水道中的自我纯化行动，从农业区域的灌溉系统到外部河流和湖泊的污染负荷。开发的模型是为了减少的。该模型应用于虚拟农业区，对总氮负荷和农业收入之间的权衡关系进行了定量评估，结果表明，这对于计划种植时对于农田经理来说可能对决策很有用。这些结果总结在论文中，并计划在学术期刊上发表。此外，该模型得到了改进。评估了多个水质项目（硝酸盐氮，氮和总磷）的污染负荷量，并引入了使用随机编程方法引入场景和模糊目标的，以考虑到有关污染鱼的水的不确定性，使其更加实用。构建了高度优化的模型。优化模型应用于以下所述的志伽县的农业区域，这些结果在相关的会议上提出，并将论文汇编并提交给学术期刊。 （2）自上一年收集数据的数据以来，在志加县的农业区域进行了现场调查，并在水道中收集了从现场收集的废水，并在水道中采样了水，以及对硝酸盐，硝酸盐的水质分析，硝酸盐，氨氮，总磷酸盐和降低的水平和降低，并逐渐降低，并降低了效果，并逐渐降低了，并且在水道上均能降低，并在水道上均能降低，并在水道上逐渐降低，并在水道上均能降低。从田间培养变化以及模型参数从这些数据中鉴定出来的污染量增加或减少。

项目成果

灌漑期にシナリオを設定した排出負荷管理のための転作地最適配置モデル

灌溉季节情景下排放负荷管理的最佳轮作区布局模型

• 发表时间: 2011
• 作者: 梅田隆志;安保充;山根久和;野尻秀昭;長野峻介
• 通讯作者: 長野峻介

複数の水質項目を考慮した排出負荷抑制のための転作地最適配置モデル

考虑多种水质指标的轮作减少排放负荷优化选址模型

• 发表时间: 2010
• 作者: 梅田隆志;相川大樹;芦川雄二;藤本瑞;井上謙吾;・宇佐美裕亮;山根久和;野尻秀昭;宇部達;長野峻介
• 通讯作者: 長野峻介

A hydro-environmental model considering nitrogen dynamics in surface zone foranalysis of ground water nitrate-nitrogen contamination

考虑地表氮动态的水环境模型用于分析地下水硝态氮污染

• 发表时间: 2011
• 期刊: Journal of Rainwater Catchment Systems
• 作者: C.Imagawa;J.Takeuchi;T.Kawachi;S.Chono;N.Buma;S.Maeda
• 通讯作者: S.Maeda

確率計画法を用いた排出負荷管理のための転作地最適配置モデル

利用随机规划进行排放负荷管理的轮作区优化选址模型

• 发表时间: 2011
• 作者: Umeda T;Katsuki J;Ashikawa Y;Usami Y;Inoue K;Noguchi H;Fujimoto Z;Yamane H;Nojiri H;長野峻介
• 通讯作者: 長野峻介

Optimization model for cropping-plan placement in paddy fields considering agricultural profit and nitrogen load management in Japan

• DOI: 10.1007/s10333-011-0272-4
• 发表时间: 2012-06
• 期刊: Paddy and Water Environment
• 影响因子: 2.2
• 作者: Shunsuke Chono;S. Maeda;T. Kawachi;Chie Imagawa;Natsuki Buma;Junichiro Takeuchi